بررسي عددي تأثير پديده انفجار بر لوله هاي مدفون در خاك مسلح شده با ژئوسنتتيك

در سال­هاي اخير با گسترش تهديدهاي تروريستي نسبت به عمليات انتحاري - انفجاري در سطح شهرها، مقابله و محافظت از زيرساخت­هاي حياتي شهري در برابر تهديد­هاي ناشي از انفجار از اهميت خاصي برخوردار گرديده است. لذا پيش­بيني ميزان قدرت تخريبي هر انفجار در توده خاك و تبعات آثار آن نيازمند بررسي و مطالعات بيشتري است. به‌منظور كاهش تنش­هاي ناشي از انفجار و كنترل ازدياد تنش­هاي فشاري و برشي در خاك و فشارهاي جانبي وارده بر لوله ­ها، راهكارهاي متعددي ارائه و بررسي شده است. يكي از اين راهكار­ها استفاده از مسلح ­كننده ­هاي ژئوسنتتيكي است. در خاك مسلح مكانيسم انتقال تنش مبتني بر اندركنش خاك و المان تسليح است و عكس­العمل تنش­هاي برشي در اين المان­ها باعث ايجاد نيروهاي كششي مي­گردد. اين پديده باعث افزايش مقاومت برشي، خاصيت كشساني و شكل­ پذيري خاك مسلح ­شده مي­شود. در اين تحقيق با مدل­سازي عددي لوله­ هاي مدفون در خاك ماسه­اي مسلح­شده تحت اثر بارگذاري انفجاري سطحي به روش اجزاي محدود و مقايسه نتايج، مي­توان به اين نتيجه رسيد كه با استفاده از مسلح­ كننده­ ها مي­توان تنش­ها و تغييرشكل را در لوله­ هاي تحت انفجار كاهش داد. نتايج نشان مي­دهد كه ميزان تغيير شكل به‌دست‌آمده از قرارگيري مسلح­ كننده­ ها در عمق 5/1 متري از سطح زمين با عرض ثابت، حدود 35 درصد كاهش يافته است. ضمن آن­كه ميزان كاهش تغيير شكل تاج لوله با استفاده از مسلح ­كننده با عرض 4 متر در عمق ثابت 1 متري، حدود 51 درصد شده است.

In recent years by increasing the terrorist threats and explosive operations in urban areas, protecting the important life line infrastructures against threats that arise from the explosion has become more important. Hence, predicting the extent of the destructive power of the explosion and its effects on soil layers necessitates further studies and researches. In order to reduce stress caused by the explosion and to control increasing compressive and shear stresses in the soil and lateral pressure on the pipes, several solutions have been presented. One of these solutions is utilizing geosynthetic reinforcement. In reinforced soils, the mechanism of stress transfer is based on the interaction of soil and reinforcement elements. The shear stress reaction causes tensile forces in reinforcement elements. This phenomenon leads to an increment of shear strength, elasticity and ductility of the reinforced soil. In this study, FEM method is used for modeling pipelines buried in the reinforced sandy soil exposed to surface blast loading. By comparing the results, it can be concluded that by using reinforcement in the soil, the stresses and deformations in the buried pipeline could be reduced. The results show that the deformation rate obtained from the placement of reinforcements at a depth of 1.5 m from the ground level (with a fixed width), has decreased by an amount of 35%. In addition, the rate of reduction in deformation of the pipe crest has decreased about 51% using a 4 meter wide reinforcement at a constant depth of 1 meter.